/**
 * <pre>
 * Copyright 2015 阿信sxq(songxinqiang@vip.qq.com).
 * 
 * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
 * you may not use this file except in compliance with the License.
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 *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
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 * </pre>
 */
/*
 * 创建时间：2015年7月16日--上午11:09:11
 * 作者：阿信sxq 使用Windows平台下的Eclipse(STS)创建<br>
 */
package cn.songxinqiang.study.algorithm.sort;

import java.util.Arrays;

/**
 * 堆排序
 *
 * <p>
 * 众里寻她千百度, 蓦然回首, 那人却在灯火阑珊处.
 * </p>
 * 
 * @author 阿信sxq-2015年7月16日
 *
 */
public class HeapSort {

    /**
     * 原理：堆排序是一种树形选择排序，是对直接选择排序的有效改进。<br>
     * 
     * 堆的定义如下：具有n个元素的序列（h1,h2,…,hn),当且仅当满足（hi>=h2i,hi>=2i+1）或（hi<=h2i,hi<=2i+1）(
     * i=1,2,…,n/2)时称之为堆。在这里只讨论满足前者条件的堆。由堆的定义可以看出，堆顶元素（即第一个元素）必为最大项（大顶堆）。
     * 完全二叉树可以很直观地表示堆的结构。堆顶为根，其它为左子树、右子树。初始时把要排序的数的序列看作是一棵顺序存储的二叉树，调整它们的存储序，
     * 使之成为一个堆，这时堆的根节点的数最大。然后将根节点与堆的最后一个节点交换。然后对前面(n-1)个数重新调整使之成为堆。依此类推，
     * 直到只有两个节点的堆，并对它们作交换，最后得到有n个节点的有序序列。<br>
     * 从算法描述来看，堆排序需要两个过程，一是建立堆，二是堆顶与堆的最后一个元素交换位置。所以堆排序有两个函数组成。一是建堆的渗透函数，
     * 二是反复调用渗透函数实现排序的函数。
     *
     * @author 阿信sxq-2015年7月16日
     *
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        int a[] = { 49, 38, 65, 97, 76, 13, 27, 49, 78, 34, 12, 64, 5, 4, 62, 99, 98, 54, 56, 17,
                18, 23, 34, 15, 35, 25, 53, 51 };
        System.out.println("开始排序");
        int arrayLength = a.length;
        //循环建堆  
        for (int i = 0; i < arrayLength - 1; i++) {
            //建堆  
            buildMaxHeap(a, arrayLength - 1 - i);
            //交换堆顶和最后一个元素  
            swap(a, 0, arrayLength - 1 - i);
            System.out.println(Arrays.toString(a));
        }
        System.out.println(Arrays.toString(a));

    }

    private static void swap(int[] data, int i, int j) {
        int tmp = data[i];
        data[i] = data[j];
        data[j] = tmp;
    }

    //对data数组从0到lastIndex建大顶堆  
    private static void buildMaxHeap(int[] data, int lastIndex) {
        //从lastIndex处节点（最后一个节点）的父节点开始  
        for (int i = (lastIndex - 1) / 2; i >= 0; i--) {
            //k保存正在判断的节点  
            int k = i;
            //如果当前k节点的子节点存在  
            while (k * 2 + 1 <= lastIndex) {
                //k节点的左子节点的索引  
                int biggerIndex = 2 * k + 1;
                //如果biggerIndex小于lastIndex，即biggerIndex+1代表的k节点的右子节点存在  
                if (biggerIndex < lastIndex) {
                    //如果右子节点的值较大  
                    if (data[biggerIndex] < data[biggerIndex + 1]) {
                        //biggerIndex总是记录较大子节点的索引  
                        biggerIndex++;
                    }
                }

                //如果k节点的值小于其较大的子节点的值  
                if (data[k] < data[biggerIndex]) {
                    //交换他们  
                    swap(data, k, biggerIndex);
                    //将biggerIndex赋予k，开始while循环的下一次循环，重新保证k节点的值大于其左右子节点的值  
                    k = biggerIndex;
                } else {
                    break;
                }
            }
        }
    }

}
